太陽能熱水器智能儀摘要當(dāng)前能源緊缺，用電緊張，太陽能是綠色能源，得到廣大用戶的喜愛。使用太陽能熱水器時(shí)存在的問題不可缺水，空曬情況下上水會(huì)爆炸；春、秋天，水溫升高蒸發(fā)，造成熱能損失；冬天水溫不夠，須用電等等。采用太陽能熱水器智能儀（儀稱太陽能熱水器水溫水位測(cè)控儀），能解決上述問題。使用戶省心，使用方便，智能運(yùn)行，用戶不必作任何操作。關(guān)鍵詞太陽能熱水器工作原理技術(shù)性能引言當(dāng)前能源緊缺，用電緊張，太陽能是綠色能源，得到廣大用戶的喜愛。使用太陽能熱水器時(shí)存在的問題不可缺水，空曬情況下上水會(huì)爆炸；春、秋天，水溫升高蒸發(fā)，造成熱能損失；冬天水溫不夠，須用電等等。采用太陽能熱水器智能儀（儀稱太陽能熱水器水溫水位測(cè)控儀），能解決上述問題。使用戶省心，使用方便，智能運(yùn)行，用戶不必作任何操作。太陽能是一種低密度、間歇性、空間分布不斷變化的能源，與常規(guī)能源有很大的區(qū)別，這就對(duì)太陽能的收集和利用提出了較高的要求。在太陽能熱利用中，為了得到中高溫?zé)崮埽仨毷辜療崞鲝娜粘龅饺章涓櫶?，而在太陽能光電中，相同條件下，自動(dòng)跟蹤發(fā)電設(shè)備要比固定發(fā)電設(shè)備的發(fā)電量提高35，成本下降25。因此在太陽能利用中，進(jìn)行跟蹤裝置的控制方式進(jìn)行研究是一項(xiàng)很有意義的工作。1本課題技術(shù)性能要求1使用電源220VAC，功耗5W。2水溫?cái)?shù)碼顯示，測(cè)溫范圍0990C；精度20C。3水位分五檔顯示（缺水、20、50、80、100）。4具有缺水上水、溫控上水、手動(dòng)上水和低水壓上水等功能。5水位設(shè)置。可設(shè)置加水水位20、50、80、100（本儀預(yù)置水位50）。6缺水報(bào)警。當(dāng)水位從高到低，出現(xiàn)缺水狀態(tài)時(shí)，蜂鳴報(bào)警，缺水指示燈閃亮。2工作原理21原理利用熱敏電阻和液位傳感器檢測(cè)水溫和水位，并加以顯示。根據(jù)水溫水位情況進(jìn)行控制。當(dāng)水位從高到低，出現(xiàn)缺水狀態(tài)時(shí)，蜂鳴報(bào)警，缺水指示燈亮，延時(shí)15分鐘，若溫度不超過990C，（以免空曬后上水造成炸管），自動(dòng)上水至預(yù)置水位；若溫度高于1000C，不上水。太陽曬后，水溫上升，當(dāng)溫度超過600C且水未滿時(shí)，打開電池閥上水至500C；防止出現(xiàn)低水量、高水溫的不合理現(xiàn)象。晚上，若熱水已用完，延時(shí)15分，進(jìn)行缺水上水；若熱水未用完，不上水，以保證熱水充分利用；第二天太陽出來后，利用溫控上水。在上水的過程中，水壓過低或停水，智能儀會(huì)自動(dòng)進(jìn)入低水壓上水模式，低水壓聲光報(bào)警，間隔30分鐘啟動(dòng)上水，若30分鐘內(nèi)不能使水位上升一擋，則停止30分鐘，然后再啟動(dòng)，反復(fù)循環(huán)。以免電池閥長(zhǎng)時(shí)間通電而燒毀。22實(shí)現(xiàn)方案（附錄1系統(tǒng)示意圖）通過“水位設(shè)置”鍵可進(jìn)行水位設(shè)置，可設(shè)置加水水位20、50、80、100（本儀預(yù)置水位50）。通過“上水”鍵，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)上水。通過“上水”鍵，若水位低于預(yù)置水位，可上水至預(yù)置水位；若水位已達(dá)到預(yù)置水位，則在原水位基礎(chǔ)上再加一檔；若水位已加滿，則停止手動(dòng)加水。在上水過程中，按“上水”鍵，可停止上水。3硬件設(shè)計(jì)31直流電源的設(shè)計(jì)311直流電源的圖解本課題可采用集成三端穩(wěn)壓器，只要加上一些外圍元件即可實(shí)現(xiàn)。其框圖和電路分別如下圖312方案論證通過框圖分析，該電路由四個(gè)部分組成，它們的功能分述如下（1）電源變壓器它的任務(wù)是把電源電壓變壓到合適的大小。如果U2的值太大，會(huì)造成集成三端穩(wěn)壓器7805的功耗太大，溫度升高，且浪費(fèi)電能。反之，如果U2的值小到一定的程度，三端穩(wěn)壓器不能正常工作，失去穩(wěn)壓作用。因此U2的值應(yīng)大小合適，這個(gè)值應(yīng)該使三端穩(wěn)壓器在交流電網(wǎng)電壓最低和輸出電流最大時(shí)能正常工作。而且在正常穩(wěn)壓的前提下，它的壓降盡可能小，以減少功耗。（2）整流電路它的任務(wù)是將正弦波變換成直流電壓。這里一般采用橋式整流電路來實(shí)現(xiàn)，即可用四個(gè)二極管來組成，也可用整流橋堆來完成，只是參數(shù)一定要選擇合理。（3）濾波電路它的任務(wù)是將全濾波形通過RC濾波網(wǎng)絡(luò)以后變成更平坦的直流電壓，減小脈動(dòng)，提高整流的效果。這時(shí)整流管中通過的電流的瞬時(shí)值要比平均值大得多，特別在接通電源瞬間有相當(dāng)大的沖擊電流（即充電電流）通過整流管，這一點(diǎn)要引起注意。（4）穩(wěn)壓電路要求輸出恒定的直流電壓，且要達(dá)到提出的要求，313方案實(shí)現(xiàn)（1）計(jì)算U2和C1查閱集成三端穩(wěn)壓器的知了可知，對(duì)輸出電壓在5V12V之間的穩(wěn)壓器，其輸入端的電壓一般要比輸出端電壓高5V。而輸出電壓在15V24V的穩(wěn)壓器，其兩端電壓差達(dá)到7V9V左右。在此，如果1，2兩端的電壓為12V，那么可以求得U2為10V。從電容濾波出發(fā)，C1的容量應(yīng)足夠大，但C1的容量也不能太大，否則整流元件的瞬時(shí)電流太大，而且容量越大，電容器的體積越大，價(jià)格越貴，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)綜合各方面情況，取C13300UF2整流元件的參數(shù)1）反向耐壓根據(jù)橋式整流電路的性能可知，每個(gè)整流二級(jí)管在交流電網(wǎng)最高時(shí)承受的最大反向峰植電壓為為了安全，整流管的反向耐壓應(yīng)比上述植高50以上，因此選擇整流管時(shí)，其耐壓應(yīng)按下式考慮2）正向電流橋式整流電路中，每個(gè)整流二極管的正向電流平均值是輸出電流的一半，其最大值為1由于整流管在接通電源瞬間有相當(dāng)大的沖擊電流（即充電電流）通過，因此，整流管的參數(shù)（正向電流平均值）應(yīng)比上述值大（052）倍。若按比上述值大18倍考慮，則18目前，市場(chǎng)上有各種規(guī)格的整流橋堆出售，它有兩個(gè)交流輸入端和兩個(gè)直流輸出端。由于它體積小，使用方便，價(jià)格較低，已成為常用整流元件。根據(jù)上面的計(jì)算，本電源可選用1A/25V的整流橋堆。（3）變壓器二次繞組的電流由于電容濾波整流電路中，整流管的電流不是正弦波，變壓器二次繞組電流的有效值要比輸出電流大，一般情況下，前者是后者的（113）倍。這里我們?nèi)∫虼?，變壓器二次繞組的額定電流（交流有效值）應(yīng)按2A設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中，對(duì)電磁閥的直流電源的要求不不高，又因?yàn)?，2兩端的電壓為12V，為節(jié)省資源，故可直接取用1，2兩端的電壓作為電磁閥的直流電壓，無需再另行設(shè)計(jì)12V穩(wěn)壓電源。32輸入接口電路接口電路是一組電路，是中央處理器與存儲(chǔ)器、輸入/輸出設(shè)備等外設(shè)之間協(xié)調(diào)動(dòng)作的控制電路。從更一般的意義上說，接口電路是在兩個(gè)電路或外設(shè)之間，使兩者動(dòng)作條件相配合的連接電路。接口電路并不局限在中央處理器與存儲(chǔ)器或外設(shè)之間，如直接存儲(chǔ)器存取DMA接口電路就是控制存儲(chǔ)器與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送的電路。接口電路的作用就是將來自外部設(shè)備的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送給微處理器，微處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)加工，再通過接口電路傳回外部設(shè)備。所以，接口電路的基本功能就是對(duì)數(shù)據(jù)傳送實(shí)現(xiàn)控制，具體包括5種功能地址譯碼、數(shù)據(jù)緩沖、信息轉(zhuǎn)換、提供命令譯碼和狀態(tài)信息、定時(shí)和控制。不同的接口電路用于不同的控制場(chǎng)合，因此其功能也各有特點(diǎn)。如并行接口電路不要求數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換功能，來自總線的并行數(shù)據(jù)就可直接傳送到并行外設(shè)中；而串行通信接口電路就必須具備將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)和將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)的功能。本設(shè)計(jì)所用到的傳感器，包括測(cè)水位的傳感器與測(cè)水溫的傳感器，分別作如下介紹（1）水位傳感器它的結(jié)構(gòu)圖如下說明結(jié)構(gòu)圖中的電阻外表面均不與水直接接觸，但分別與A、B、C、D良好接觸，A、B、C、D用于感知水位。硬件圖中HD74HC04P是一個(gè)六反向器，管腳如下圖所示它在本設(shè)計(jì)中用于接成環(huán)形振蕩器。選擇合適電容、電阻值時(shí)，環(huán)形振蕩器就能根據(jù)每次傳感器的阻值產(chǎn)生相應(yīng)特定周期的方波。其中為水位傳感器的電阻值由傳感器的結(jié)構(gòu)圖可看出當(dāng)水位未達(dá)到A時(shí)，即HA時(shí)、這時(shí)傳感器的總阻值為4R，對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)處于缺水狀態(tài)。當(dāng)AHB時(shí)，傳感器電阻阻值為3R，對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)處于20水位。當(dāng)BHC時(shí)，傳感器電阻阻值為2R，對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)處于50水位。當(dāng)CHD時(shí)，傳感器電阻阻值為R，對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)處于80水位。當(dāng)HD時(shí)，傳感器電阻阻值為0，對(duì)應(yīng)，系統(tǒng)處于100水位。其中，環(huán)形振蕩器產(chǎn)生的方波周期T（或F）可通過單片機(jī)P87LPC744BN的兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器（T0、T1）來確定，T1用來計(jì)數(shù)，T0用來定時(shí)。所以，水位傳感器測(cè)水位的基本原理如下（M為T1的計(jì)數(shù)值，為T0的定時(shí)值）。（2）水溫傳感器本設(shè)計(jì)可選選用具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻來測(cè)水溫，熱敏電阻與普通電阻不同，它具有負(fù)的溫度特性，當(dāng)溫度升高時(shí)，電阻值減小，它的應(yīng)用是為了感知溫度?，F(xiàn)選用MF51型直熱式負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，它的技術(shù)特性如下型號(hào)標(biāo)稱電阻（）材料常數(shù)（）溫度系數(shù)（）使用溫度范圍MF5115K33003755300520K3600402080K39004380100K430047它能滿足本設(shè)計(jì)的測(cè)量靈敏度要求和2的測(cè)量精度要求，性價(jià)比較高。測(cè)量原理與水位傳感器一樣，在設(shè)定好合適的參數(shù)（R1、R2、RS、C）后，對(duì)應(yīng)每個(gè)熱敏電阻阻值，環(huán)形振蕩器便能產(chǎn)生一個(gè)特定周期的矩形波。T可通過單片機(jī)的T0外部計(jì)數(shù)和T1內(nèi)部定時(shí)的方式確定。故然后通過下列公式求溫度其中被測(cè)溫度與熱敏電阻特性有關(guān)的參數(shù)與熱敏電阻特性有關(guān)的系數(shù)熱敏電阻阻值以上計(jì)算均可由軟件編程實(shí)現(xiàn)，把計(jì)算出的溫度轉(zhuǎn)化成BCD碼，然后再存放于顯示緩沖區(qū)中，執(zhí)行相應(yīng)的功能程序。33鍵盤中斷本系統(tǒng)存儲(chǔ)容量不大，4KROM，128RAM足夠，由于只有二個(gè)鍵，且不經(jīng)常操作，所以本設(shè)計(jì)中采用了中斷方式，其中與P02口的鍵盤是用于手動(dòng)上水功能，與P03口連接的鍵盤用于水位設(shè)置的功能。34顯示接口本設(shè)計(jì)中采用了共陰極接法，對(duì)于顯示水溫水位的程序作如下說明在動(dòng)態(tài)掃描過程中，調(diào)用延時(shí)子程序DEL1，其延遲時(shí)間為1MS，這是為了使掃描到哪位顯示器穩(wěn)定的點(diǎn)亮一段時(shí)間，猶如掃描過程中在每一位顯示器上都一段駐留時(shí)間，以保證其顯示亮度。本設(shè)計(jì)接口電路是軟件為主的接口電路，對(duì)顯示數(shù)據(jù)以查表方法得到其字形代碼，為此在程序中有字形代碼TABLE,從0開始依次寫入十六進(jìn)制數(shù)的字形代碼。為了進(jìn)行查表操作，使用查表指令MOVCA，ADPTR，由DPTR提供16位基址，由A提供變址，因此顯示數(shù)據(jù)送A后，再由A送P01P06輸出給顯示器。（1）水位顯示本系統(tǒng)需顯示水位，水位分缺水、20、50、80五檔，均用發(fā)光二極管來指示。（2）水溫顯示本系統(tǒng)需顯示水溫，測(cè)量范圍為0990C，用兩個(gè)八位LED數(shù)碼管顯示。1）LED結(jié)構(gòu)和顯示原理。LED（LIGHTEMITTINGDIODE）顯示器是由發(fā)光二極管作為顯示字段的顯示器件，最常見的是由7段型發(fā)光二極管（AG7段）和1個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二極管（常以DP表示，主要用來顯示小數(shù)點(diǎn)）組成的LED顯示器，其排列形狀如下圖所示。這種LED顯示器也可稱為7段數(shù)碼顯示器（或8段數(shù)碼顯示器）。LED顯示中的發(fā)光二極管根據(jù)其連接的方法有共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。共陰極結(jié)構(gòu)把各段發(fā)光二極管的陰極連接在一起構(gòu)成公共陰極，如圖A所示。使用時(shí)，公共陰極接地，根據(jù)要求需點(diǎn)亮發(fā)光二極管的陽極輸入高電平，不需點(diǎn)亮的發(fā)光二極管的陽極輸入低電平。共陽極結(jié)構(gòu)把各段發(fā)光二極管的陽極連接在一起構(gòu)成公共陽極，如圖B所示。使用時(shí)，公共陽極接5V，根據(jù)要求需要點(diǎn)亮發(fā)光二極管的陰極輸入低電平，不需點(diǎn)亮的發(fā)光二極管的陰極輸入高電平。通過控制7個(gè)段的發(fā)光二極管的亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其他符號(hào)。2）字段碼。為了顯示各個(gè)數(shù)字或字符，就需要為L(zhǎng)ED提供相應(yīng)的代碼，因?yàn)檫@些代碼是控制各段的亮或滅，供顯示器顯示字形的，所以稱為字段碼（也可以稱為段選碼或字形碼）。七段發(fā)光二極管再加上1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)8段，因此提供給LED顯示器的字段碼正好1個(gè)字節(jié)。各代碼位的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下D7D6D5D4D3D2D1D0DPGFEDCBA下圖所示為共陰極LED所顯示的不同字符的字段碼，測(cè)量范圍為0990C，當(dāng)溫度超出范圍時(shí)，顯示器均顯示F。顯示字符共陰極字段碼03FH106H25BH34FH466H56DH67DH707H87FH96FHF71H3）N位LED顯示器。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)際使用的LED顯示器有多個(gè)，N位LED顯示器的顯示要從兩個(gè)方面來控制其一是控制N位的字段顯示（即顯示什么字符）；其二是控制字位（即哪一位到哪一位亮）。由LED的顯示原理可知，要使某N位LED顯示器的某一位顯示某個(gè)字符，就必須將此字符轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的字段碼來控制該位的8個(gè)段，同時(shí)，該位的字位線也要控制有效，這要通過一定接口來實(shí)現(xiàn)。LED顯示器有兩種顯示方式，即靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。N位LED顯示器有N根字位選線（簡(jiǎn)稱“位選線”）和N8根字段選線（簡(jiǎn)稱“段選線”）。根據(jù)顯示方式不同，位選線和段選線的連接方式也不同。各種字符的字段碼的獲取方法有兩種即軟件譯碼和硬件譯碼法。目前通常所用的各種型號(hào)的單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)或?qū)嶒?yàn)裝置普遍采用軟件譯碼。當(dāng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的LED顯示器位數(shù)較多時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路降低成本，本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)顯示的方式。動(dòng)態(tài)顯示方式的接口電路的連接方法是將所有LED位的段選線（ADP）同名并聯(lián)，即所有A段并聯(lián)，所有B段并聯(lián)。依次類推，然后由一個(gè)8位I/O接口來控制各個(gè)段，而所有位的位選線則由另外一個(gè)相應(yīng)的I/O接口線來控制。這樣用兩個(gè)8位I/O接口就能控制8位LED顯示器。LED顯示器是由電流型控制器件，其工作電流為2MA20MA，使用時(shí)須加限流電阻。本設(shè)計(jì)中限流電阻選用1K。動(dòng)態(tài)掃描顯示控制方式就是逐個(gè)地循環(huán)點(diǎn)亮各位顯示器，即在某一瞬間，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)（共陽極的為高電平，共陰極的為低電平）其它各位的位選線處于段開狀態(tài)，同時(shí)段選線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的字段碼。這樣在每一個(gè)瞬間，8位LED中只有選通的那一位LED顯示出字符，而其它7位則是熄滅的。同樣，在下一瞬間，只顯示下1位LED。如此繼續(xù)下去，等8位LED都顯示完畢后，在循環(huán)進(jìn)行。雖然這些字符是在不同的瞬時(shí)輪流點(diǎn)亮的，但由于人眼的視覺殘留效應(yīng)，看到的是8位穩(wěn)定顯示的字符，與靜態(tài)顯示的效果完全一樣。所以為了簡(jiǎn)化電路、降低成本，此系統(tǒng)中采用動(dòng)態(tài)顯示方式。35電磁閥由于本系統(tǒng)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制的是電磁閥，因此需用三極管進(jìn)行功率放大。36晶振為給單片機(jī)提供工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，本設(shè)計(jì)中采用了6MHZ的晶振。故系統(tǒng)中CPU執(zhí)行的每一個(gè)機(jī)器周期為2US37主機(jī)主機(jī)的選擇是關(guān)鍵，選得好，可節(jié)省許多外圍電路，本設(shè)計(jì)采用的是由PHILIPS公司生產(chǎn)的P87LPC764BN芯片，是20腳封裝的單片機(jī)，適合于要求高集成度、低成本的場(chǎng)合。采用80C51加速處理器結(jié)構(gòu)，指令執(zhí)行速度是標(biāo)準(zhǔn)80C51的兩倍。片內(nèi)有4K字節(jié)OTP程序存儲(chǔ)器，128字節(jié)的RAM。32BYTE用戶代碼區(qū)可用來存放序列碼及設(shè)置參數(shù)；有看門狗電路、復(fù)位電路（使用片內(nèi)上電復(fù)位時(shí)不需要外接組件）；2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，2個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器；所有口線均有20MA的驅(qū)動(dòng)能力；電源電壓VDD4560（操作頻率為20MHZ）。本設(shè)計(jì)中已經(jīng)充分利用了該單片機(jī)的所有I/O口，且已能滿足設(shè)計(jì)的要求，性價(jià)比高，組成了一個(gè)最小，最優(yōu)化的系統(tǒng)。現(xiàn)對(duì)P87LPC764BN這塊芯片作如下介紹（1）概述P87LPC76X是20腳封裝的單片機(jī)，適合于許多要求高集成度、低成本的場(chǎng)合?？梢詽M足許多方面的性能要求。作為PHILIPS小型封裝系列中的一員，P87LPC76X提供高速和低速的晶振和RC振蕩方式，可編程選擇。具有較寬的操作電壓范圍?？删幊蘄/O口線輸出模式選擇，可選擇施密特觸發(fā)輸入，LED驅(qū)動(dòng)輸出。有內(nèi)部看門狗定時(shí)器。P87LPC76X采用80C51加速處理器結(jié)構(gòu)，指令執(zhí)行速度是標(biāo)準(zhǔn)80C51MCU的兩倍。P87LPC76X采用增強(qiáng)型80C51MCU，其運(yùn)行速度是標(biāo)準(zhǔn)80C51的2倍，這意味著P87LPC76X在5MHZ時(shí)性能和標(biāo)準(zhǔn)80C51采用10MHZ時(shí)性能相同。一個(gè)機(jī)器周期由6個(gè)振蕩周期組成，大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間為6或12個(gè)振蕩周期，用戶亦可選擇工作在標(biāo)準(zhǔn)80C51MCU時(shí)序，這時(shí)一個(gè)機(jī)器周期變?yōu)?2個(gè)振蕩周期?！癕CU時(shí)鐘”指控制內(nèi)部指令執(zhí)行的時(shí)鐘。當(dāng)系統(tǒng)被設(shè)置成為標(biāo)準(zhǔn)80C51時(shí)序（由CLKR位確定）或通過設(shè)定DIVM寄存器分頻時(shí)，“MCU時(shí)鐘”和外部所加時(shí)鐘不同。（2）特性操作頻率為20MHZ時(shí)，除乘法和除法指令外，加速80C51指令執(zhí)行時(shí)間為300600NS。VDD4560V時(shí)，時(shí)鐘頻率可高達(dá)到20MHZ，VDD2745V時(shí),時(shí)鐘頻率最大為10MHZ。VDD4560V（P87LPC765HDH）數(shù)字信號(hào)的操作電壓為2760V。P87LPC762為2K字節(jié)OTP程序存儲(chǔ)器，P87LPC764為4K字節(jié)OTP程序存儲(chǔ)器，128字節(jié)的RAM。32BYTE用戶代碼區(qū)可用來存放序列碼及設(shè)置參數(shù)。2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，每一個(gè)均可設(shè)置為超時(shí)溢出時(shí)相應(yīng)端口輸出。八個(gè)鍵盤中斷輸入，另加2路外部中斷輸入。4個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)?？撮T狗定時(shí)器利用片內(nèi)振蕩,無需外接元件,看門狗定時(shí)器溢出時(shí)間有8級(jí)選擇。低電平復(fù)位。使用片內(nèi)上電復(fù)位時(shí)不需要外接元件。低電壓復(fù)位?？蛇x擇預(yù)先設(shè)定好的兩種電壓之一復(fù)位,當(dāng)?shù)綦姇r(shí)允許系統(tǒng)安全關(guān)閉。也可將其設(shè)置為一個(gè)中斷源?？蛇x擇片內(nèi)振蕩及其頻率范圍和RC振蕩用戶通過對(duì)EPROM位編程選擇。選擇RC振蕩器時(shí)不需外接振蕩器件。如果選擇片內(nèi)振蕩及復(fù)位時(shí),P87LPC76X僅需要連接電源線和地線。20腳DIP、SO和TSSOP封裝。管腳配置邏輯符號(hào)方框圖（3）鍵盤中斷（KBI）鍵盤中斷功能主要是使得連至P87LPC76X特殊腳的鍵盤上任一鍵被按下時(shí)能產(chǎn)生一個(gè)中斷（見圖12）。該中斷可用于將MCU從空閑模式或掉電模式中喚醒。此特性尤其適合便攜式且使用電池供電的系統(tǒng)。P87LPC76X允許端口0的部分或全部引腳被使能觸發(fā)中斷，這是通過對(duì)KBI寄存器對(duì)應(yīng)位置位完成的，如圖13所示。當(dāng)打開KBI中斷功能后，任一被使能引腳被拉低都會(huì)將AUXR1寄存器內(nèi)鍵盤中斷標(biāo)志（KBF）置位。如若中斷允許則將產(chǎn)生一中斷。注意KBF位必須由軟件清除。由于人對(duì)時(shí)間分辨精度及鍵開關(guān)閉合的機(jī)械延遲，KBI特性通?？捎糜谥袛喾?wù)程序輪流查詢端口0以確定按下的是哪個(gè)鍵，甚至決定處理器從低功耗模式喚醒。參見低功耗模式部分。本系統(tǒng)存儲(chǔ)容量不大，4KROM，128RAM足夠，由于只有二個(gè)鍵，且不經(jīng)常操作，所以本設(shè)計(jì)中采用了中斷方式，其中與P02口的鍵盤是用于手動(dòng)上水功能，與P03口連接的鍵盤用于水位設(shè)置的功能。當(dāng)產(chǎn)生鍵盤中斷時(shí)，用軟件判斷按下的是哪個(gè)鍵，框圖如下本設(shè)計(jì)中鍵盤中斷要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能水位設(shè)置和手動(dòng)上水1）其中水位設(shè)置鍵與P03口連接，具體功能敘述如下當(dāng)水位不足情況下，未按下水位設(shè)置鍵時(shí)，默認(rèn)預(yù)置水位為50，在上水過程中，水位指示燈滅。當(dāng)按一下水位設(shè)置鍵時(shí)，80水位指示燈亮，表明要上水到80；當(dāng)按第二下水位設(shè)置鍵時(shí)，100水位指使燈亮，表明要上水到100；當(dāng)按第三下水位設(shè)置鍵時(shí)，20水位指示燈亮，表明缺水時(shí)，要上水到20；當(dāng)按第四下水位設(shè)置鍵時(shí)，預(yù)置水位又為50，表明要上水到50；在具體的軟件判別中，可通過查表P03是否置高電平來確認(rèn)鍵盤有沒按下，可用MOVA，P0；JNBACC、3等幾條指令來實(shí)現(xiàn)。通過對(duì)每一次的鍵盤按動(dòng)進(jìn)行加1記錄，即當(dāng)每次P03為高電平時(shí)，加一條INCR，指令，當(dāng)R1為5時(shí)，又重新賦值為1，而后對(duì)R1的值進(jìn)行判斷，以確認(rèn)水位設(shè)置鍵到底設(shè)置了哪個(gè)水位，框圖如下2）手動(dòng)上水鍵與P02口連接，可用MOVA，P0；JNBACC、2兩條指令來查看手動(dòng)上水鍵有沒被按下。它的具體功能如下按“上水”鍵，若水位低于預(yù)置水位，可上水至預(yù)置水位；若水位已達(dá)到預(yù)置水位，則在原水位的基礎(chǔ)上再加一檔；若水位已加滿，則停止手動(dòng)加水，在上水過程中，按“上水”鍵，可停止上水。同水位設(shè)置鍵一樣，當(dāng)奇數(shù)次按下此鍵時(shí)，表示要上水，當(dāng)偶數(shù)次按下此鍵時(shí)，表示停止上水，框圖如下（4）振蕩器P87LPC76X提供幾種用戶可選振蕩器選項(xiàng)，允許根據(jù)需要從高精度至最低成本范圍內(nèi)選擇。這些選項(xiàng)在EPROM編程時(shí)配置。支持的基本振蕩器類型包括低、中、及高速晶振，20KHZ20MHZ，陶瓷振蕩器及片內(nèi)RC振蕩器。片內(nèi)RC振蕩器選項(xiàng)RC片內(nèi)RC振蕩器典型頻率為6MHZ，可通過DIVM寄存器分頻后獲取較低頻率。注意片內(nèi)振蕩器頻率有25誤差，因此不適于某些場(chǎng)合使用。使用RC振蕩器時(shí)X2/P20腳可用作標(biāo)準(zhǔn)端口引腳。此時(shí)亦可選擇X2/P20腳輸出時(shí)鐘。時(shí)鐘輸出P87LPC76X在選擇片內(nèi)RC振蕩器或外部時(shí)鐘輸入時(shí)支持時(shí)鐘輸出功能。這使得外部器件可與P87LPC76X同步。對(duì)P2M1寄存器的ENCLK置位后,無論是否處于空閑模式,只要片內(nèi)振蕩器運(yùn)行,X2/CLKOUT就有信號(hào)輸出。輸出時(shí)鐘頻率為MCU時(shí)鐘頻率的1/6。如果空閑模式時(shí)不需要時(shí)鐘輸出，可在進(jìn)入空閑模式之前關(guān)閉輸出以節(jié)省電能。選擇外部時(shí)鐘時(shí)亦可輸出時(shí)鐘。振蕩器必須設(shè)置為下列模式之一低頻晶振中頻晶振高頻晶振為限制晶振驅(qū)動(dòng)電平可串聯(lián)電阻，對(duì)于低頻晶振尤其重要。振蕩器須設(shè)置為外部時(shí)鐘輸入模式。將P2M1寄存器內(nèi)CLK位置位可從X2腳輸出時(shí)鐘。（5）復(fù)位P87LPC76X內(nèi)部集成了上電復(fù)位電路，用于在器件上電時(shí)提供一個(gè)復(fù)位信號(hào)。建議使用內(nèi)部復(fù)位以節(jié)省外部元件并可將P15作為通用的輸入口使用。P87LPC76X另外還可通過對(duì)用戶配置寄存器UCFG1中的RPD位編程為0，將P15作為外部低有效復(fù)位管腳RST。此時(shí)內(nèi)部復(fù)位在器件上電時(shí)仍然有效。當(dāng)RST腳的信號(hào)為低電平時(shí)，P87LPC76X保持復(fù)位直到信號(hào)變?yōu)楦唠娖??？撮T狗定時(shí)器可用于檢測(cè)振蕩器是否正常工作，因?yàn)榭撮T狗定時(shí)器使用的是獨(dú)立的片內(nèi)振蕩器。對(duì)UCFG1的描述見本手冊(cè)的“系統(tǒng)配置字節(jié)”一節(jié)。將EPROM配置寄存器UCFG1內(nèi)RPD位編程為1可關(guān)閉外部復(fù)位輸入，即選擇使用完全內(nèi)部復(fù)位。（6）定時(shí)器計(jì)數(shù)器P87LPC76X有兩個(gè)通用定時(shí)/計(jì)數(shù)器，與80C51定時(shí)器0及定時(shí)器1兼容。兩者均可選擇以計(jì)數(shù)器或定時(shí)器方式工作。另外增加了定時(shí)器溢出時(shí)T0與/或T1腳自動(dòng)翻轉(zhuǎn)的功能。在用于定時(shí)器功能時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期寄存器加1。所以可以視為計(jì)數(shù)機(jī)器周期。由于一個(gè)機(jī)器周期包含6個(gè)MCU時(shí)鐘周期，所以計(jì)數(shù)頻率為MCU時(shí)鐘頻率的1/6。有關(guān)MCU時(shí)鐘參見增強(qiáng)MCU一節(jié)。在用于計(jì)數(shù)器功能時(shí)，寄存器在T0或T1腳的每一個(gè)下降沿加1。此時(shí)，每一個(gè)機(jī)器周期對(duì)外部輸入采樣一次。當(dāng)某一周期時(shí)引腳狀態(tài)采樣為高而下一周期采樣為低,計(jì)數(shù)器加1。檢測(cè)到跳變的下一周期寄存器更換新值。由于檢測(cè)下降沿跳變需兩個(gè)機(jī)器周期，所以計(jì)數(shù)頻率最大值為MCU時(shí)鐘頻率的1/6。外部輸入信號(hào)占空比并無限制，但必須保證信號(hào)在改變之前至少被采樣一次，信號(hào)必須保持至少一個(gè)整的機(jī)器周期。通過特殊功能寄存器TMOD內(nèi)控制位C/T選擇定時(shí)器或計(jì)數(shù)器功能。此外，定時(shí)器0及定時(shí)器1有4種工作模式，由TMOD內(nèi)M1及M0選擇，模式0、1、2對(duì)于定時(shí)器及計(jì)數(shù)器是一樣的。模式3則不同。（7）看門狗定時(shí)器看門狗定時(shí)器由一個(gè)完全獨(dú)立的振蕩器控制，以保證其最大限度的可靠性，它通過“WDTE”位啟動(dòng)。當(dāng)看門狗功能被啟動(dòng)，定時(shí)裝置必須定時(shí)得到軟件的清除，以防止其溢出，對(duì)MCU復(fù)位，但是定時(shí)裝置不能被關(guān)閉。當(dāng)不作為看門狗定時(shí)器（通過UCFG1寄存器的WDTE位控制），它將作為一個(gè)內(nèi)部定時(shí)器使用，且產(chǎn)生中斷?？撮T狗定時(shí)器如圖31所示。看門狗溢出時(shí)間選擇有8個(gè)數(shù)據(jù)，理論上時(shí)間跨度從16MS到21秒。獨(dú)立的看門狗RC振蕩器的頻率誤差37，溢出時(shí)間和其它的控制位如圖32所示。當(dāng)使能看門狗功能時(shí)，在芯片初始化時(shí)向WDCON寫入數(shù)據(jù)以設(shè)定看門狗溢出時(shí)間。建議初始化WDCON時(shí)，先清看門狗，然后寫“WDCON”配置的WDS20位。采用這種方式，能在10MS內(nèi)完成設(shè)置，從而避免在初始化完成前看門狗溢出復(fù)位。由于看門狗定時(shí)器振蕩器是一個(gè)完全獨(dú)立于MCU的片內(nèi)振蕩電路，它實(shí)質(zhì)上執(zhí)行的是內(nèi)部振蕩器失靈的檢測(cè)功能。當(dāng)看門狗功能被啟動(dòng)，無論MCU振蕩器因何故失靈，看門狗定時(shí)器都會(huì)溢出使MCU復(fù)位。當(dāng)看門狗功能被啟動(dòng)，定時(shí)器會(huì)因由于其它原因造成芯片復(fù)位而暫時(shí)無效。如電源復(fù)位、掉電復(fù)位或外部復(fù)位等。（8）看門狗清“0”順序如果看門狗定時(shí)器正在進(jìn)行，必須在其溢出產(chǎn)生復(fù)位前清“0”，看門狗清“0”順序包括先寫立即數(shù)1EH，再寫0E1H到“WDRST”寄存器。下面是一個(gè)操作實(shí)例WDFEEDMOVWDRST，1EHMOVWDRST，0E1H這兩條寫WDRST的命令不必是連續(xù)的兩條指令。一個(gè)不正確的看門狗清“0”順序不會(huì)引起看門狗定時(shí)器的任何即刻反應(yīng)。只要此時(shí)間之前沒有給它一個(gè)正確的清“0”，它仍然按最初設(shè)置的時(shí)間直到溢出。發(fā)生芯片復(fù)位后，程序設(shè)計(jì)者清看門狗或改變溢出時(shí)間都有一定的限制時(shí)間。如果操作中使用低MCU時(shí)鐘頻率，那么在發(fā)生看門狗溢出之前能被執(zhí)行的指令非常少。（9）附加功能“AUXR1”寄存器由幾個(gè)特別控制位組成，這些位另幾種芯片功能相關(guān)。AUXR1在圖33中詳述。4軟件設(shè)計(jì)41I/O口的說明P0006分別用于輸出7個(gè)字型碼給顯示器，同時(shí)，P00也作為缺水燈指示控制口，P01作為20水位燈指示的控制口，P04作為50水位燈指示的控制口，P05作為80水位燈指示的控制口，P06作為100水位燈指示的控制口。P03口還作為水位設(shè)置的輸入口，在軟件中可查看該口的電平高低，以確認(rèn)水位設(shè)置鍵是否被按下。同理，P02口作為上水鍵的輸入口，在軟件中可查看該口的電平高低，以確認(rèn)水位設(shè)置鍵是否被按下。P10作為顯示器顯示溫度值十位的位選，當(dāng)P100時(shí)，顯示器才能顯示個(gè)位，否則不顯示。P17作為水位燈顯示的位選，P17為高電平時(shí)，不顯示水位燈，P17為低電平時(shí)，水位燈才能顯示。P13口用于控制低水壓上水指示燈，當(dāng)系統(tǒng)正處于低水壓上水時(shí)，低水壓上水指示燈閃亮，即P13先處于高電平1S，再處于低1S，重復(fù)一段時(shí)間。P16口用于控制蜂鳴器，當(dāng)系統(tǒng)處于缺水狀態(tài)或低水壓上水時(shí)，蜂鳴器都會(huì)鳴叫，即讓P16處于高電平1S，低電平1S，重復(fù)一定時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)蜂鳴。P14口控制電磁閥，當(dāng)系統(tǒng)需要上水或不上水時(shí)，即需通過軟件使P14處于高低電平，將P14置1時(shí)，打開電磁閥上水，將P14清0時(shí)，關(guān)電磁閥。P21及P20口用于外接晶振，為單片機(jī)提供工作所需的脈沖。P12口是定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0的接口，用于對(duì)溫度傳感器，通過環(huán)形振蕩器產(chǎn)生的方波進(jìn)行計(jì)數(shù)，以求通過軟件來計(jì)算出所測(cè)溫度值。P07口用于定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1的接口，水位傳感器通過環(huán)形振蕩器后，產(chǎn)生的方波的頻率（或周期），即可由T1的計(jì)數(shù)，與T0的定時(shí)來求得。42系統(tǒng)存儲(chǔ)器功能本設(shè)計(jì)中將溫度傳感器所測(cè)出的溫度值的個(gè)位放入內(nèi)部RAM30H中，將十位放入內(nèi)部RAM31H中，將計(jì)數(shù)器T1讀取的計(jì)數(shù)值放入50H中，在測(cè)水位時(shí)，將T0計(jì)數(shù)器讀取的計(jì)數(shù)值存入60H中，經(jīng)軟件計(jì)算后，所得的用于衡量水位高度的頻率值放入20H中。查表程序中的數(shù)據(jù)表格，十六進(jìn)制數(shù)字形代碼表如下TABLE00HTABLE01HTABLE02HTABLE0FH3FH012F06H5BH71H43水溫水位顯示主程序ORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPINT0ORG0013HAJMPINT1ORG0030HMAINACALLLOOP1；調(diào)用顯示水溫子程序ACALLDEL1；延時(shí)子程序SETBP10；不顯示溫度（以下是水位程序）SETBP11；同上CLRP17；水位燈位選為0MOVA，20H；將水位值送入（A）CJNEA，A，PB0SETBP01SJMPFHPB0JNCTD0；如果F比A大，則轉(zhuǎn)移，比A小是缺水狀態(tài)MOVR4，05HSETBP16；蜂鳴器每3分鐘叫一次LP6MOVR3，5AHLP5MOVR7，02H；設(shè)置R7值LP2MOVR6，0FAH；設(shè)置R6值LP1SETBP10；十位顯示器位選置1SETBP11；個(gè)位顯示器位選置1CLRP17；水位顯示位選清0SETBP00；缺水指示燈亮ACALLDEL1；調(diào)用1MS延時(shí)子程序ACALLLOOP1；調(diào)溫度顯示子程序DJNZR6，LP1DJNZR7，LP2MOVR7，04HLP4MOVR6，0FAHLP3ACALLLOOP1；DJNZR6，LP3DJNZR7，LP4DJNZR3，LP5CLRP16；關(guān)蜂鳴器DJNZLP6MOVA，31HRLAADDA，30HCJNEA，99，ZY；溫度值不等990C則轉(zhuǎn)ACALLSHSHSJMPMAINZYJNCBSH；溫度超過990C不上水，小于990C上水ACALLSHSHSJMPMAIN；調(diào)轉(zhuǎn)主程序BSHCLRP14SJMPMAINTD0CJNEA，B，TD1；水位值沒到50則轉(zhuǎn)SETBP04；50水位指示燈亮SJMPFHTD1CJNEA,C,TD2；水位值沒到80則轉(zhuǎn)SETBP05；80水位指示燈亮SJMPFHTD2CJNEA，D，TD3SETBP06SJMPFHPBSETBP05SJMPFH；不缺水時(shí)水位指示燈顯示子程序以上為顯示水位子程序44水溫顯示子程序ORG0050HLOOP1MOVR0，30HMOVDPTR，TABLECLRP11SETBP17SETBP10ACALLLOOP2；先顯示個(gè)位ACALLDEL1SETBP11CLRP10INCR0ACALLLOOP2；再顯示十位RETORG0070HLOOP2MOVA，R0；查表子程序MOVCA，ADPTRTABLEDB3FH，06H，5BH，4FH，66HDB6DH，7DH，07H，7FH，6FHDB77H，7CH，39H，5EH，79HDB71H，00HMOVP0，ARETORG0090HDEL1MOVR6，0F9H；1MS延時(shí)子程序LOOP3DJNZR6，LOOP3RETFHMOVA，31HRLAADDA，30HCJNEA，60H，PD0SJMPMAINZP0MOVA，20HCJNEA，DSH0；水位小于100則上水至500CSJMPMAINSH0MOVR3，09HZL2MOVR7，OFFHZL1MOVR6，OFFHZL0SETBP14ACALLDEL1；1MSACALLLOOP1；1MS調(diào)水溫顯示ACALLDEL1；1MSSETBP10SETBP11CLRP17ACALLTD0；調(diào)水位顯示MOVA，31HRLAADDA，30HCJNEA，50H，JXX；30分鐘內(nèi)有沒上水到500C，若沒轉(zhuǎn)移CLRP14SJMPMAINJXXDJNZR6，ZL0DJNZR7，ZL1DJNZR3，ZL2CJNEA，50HCLRP14SJMPMAINZZHACALLDSH；調(diào)低水壓上水SJMPSH045中斷服務(wù)程序ORG0100HINT10PUSHACCMOVA，TH0CJNEA，61H，ZHYD2MOVA，TL0；讀低八位CJNEA，50H；比較低八位SJMPZHYD3；T0值沒有變化轉(zhuǎn)移ZHYD程序ZHYD2MOVA，TH0；存放高八位MOV61H，AMOVA，TL0MOV60H，A；存放低八位MOV20H，H；把所測(cè)水位值放入20H中ZHYD3MOVTMOD，51H；設(shè)置T0定時(shí)，T1計(jì)數(shù)并采用方式2MOVTH0，00HMOVTL0，00HMOVTH1，00HMOVTL1，00HSETBTR0；啟動(dòng)T0SETBTR1；啟動(dòng)T1POPACCRET46T0中斷服務(wù)程序ORG0200HINT0CLRTR1MOVSP，PUSHACCMOVA，TH1；讀高八位CJNEA，51H，ZHYD0；高八位不等，則兩數(shù)不等轉(zhuǎn)移MOVA，TL1；讀低八位CJNEA，50H；比較低八位SJMPZHDY1；相等則轉(zhuǎn)移ZHYD0MOVA，TH1；放入高八位MOV51H，AMOVA，TL0；放入低八位MOV50H，ALOOPMOVB，XXHMULABMOVA，YYHCLRCSUBBA，BCJNEA，6AH；看下所測(cè)溫度有沒超1000CLOOP1JNCLOOP2；低于1000C順序執(zhí)行，高于1000C轉(zhuǎn)移MOVR0，00HCLRCCHAN2SUBBA，0AH；減10JCCHAN3；不夠減轉(zhuǎn)移INCR0；夠減，十位數(shù)加1SJMPCHAN2；重復(fù)減10CHIN3ADDA，0AHMOV31H，R0；BCD碼十位送顯緩MOV30H，A；BCD碼個(gè)位送顯緩ZHYD1MOVTMOD，15H；設(shè)置T1定時(shí)，T0計(jì)數(shù)并采用方式1MOVTH0，00H；送初值MOVTL0，00HMOVTH1，00HMOVTL1，00HSETBTR0；開啟T0計(jì)數(shù)SETBTR1；開啟T1定時(shí)SJMPLOOP3LOOP2MOV30H，0FHMOV31H，0FHACALLLOOP1；顯示溫度LOOP3POPACCRETI47水位設(shè)置及缺水上水至預(yù)置水位的程序ORG0300HSHSHMOVR1，00HMOVAUXR1，00H；先將置位端KBF清0MOVKBI，0CH；允許P03，P02口中斷SETBEKB；使能觸發(fā)MOVA，P0ORLA，0CH；將P02，P03位先置高，其它位不變MOVP0，AMOVA，P0JNBACC3，KEY；P03為0，即鍵被按下ACALLSH50；未被按下，預(yù)置水位為50SJMPFHZKEY3INCR1MOVAUXR1，00HCJNER1，05H，BJ1MOVR1，01HACALLSH80SJMPFHZBJ1CJNER1，01H，BJ2ACALLSH80SJMPFHZBJ3CJNER1，03H，ZHDACALLSH20SJMPFHZZHDACALLSH50FHZRETI48上水及低水壓上水子程序ORG0400HSH50MOVR4，09HJX3MOVR3，6AHJX2MOVR7，04HJX1MOVR6，0FAHJX0SETBP10SETBP11SETBP17SETBP04SETBP14；開電磁閥ACALLDEL1；1MSMOVA，20HCJNEA，B，JXSETBP13CLRP14；上水完畢關(guān)電磁閥SJMPFHDJXDJNZR6，JX0DJNZR7，JX1DJNZR3，JX2DJNZR4，JX3MOVA，20HCJNEA，B，CY；采用低水壓上水SETBP13CLRP14SJMPFHDCYACALLDSHSJMPSH5